注意と覚醒システム

注意と覚醒システムは、脳の全体的な活性化レベルを設定し、行動に関連する情報を選択的に優先します。覚醒は、上行性脳幹および視床下部システムによって維持される覚醒と覚醒度の全体的な状態を反映する一方、注意は、競合する入力の中から選択し、目標に向かって処理を導くメカニズムの集合体です。

Definition

覚醒は、覚醒と反応性の根底にある生理学的および皮質活性化の全体的な状態であり、上行性網様体および神経調節システムによって調節されます。注意は、神経系がさらなる処理のために他の情報源よりも一部の情報源を優先する選択的メカニズムの集合体です。

Scope

この項目では、覚醒を制御する上行性覚醒システムと、目標指向性注意と刺激駆動性注意の区別を含む、情報を選択する注意ネットワークについて扱います。これは参照・教育目的であり、注意、覚醒、または意識の障害の診断や治療には言及しません。

Core questions

• 覚醒と皮質活性化の全体的な状態はどのように生成され、維持されるのか？
• 脳は競合する入力の中から関連情報をどのように選択するのか？
• 目標指向性注意と刺激駆動性注意は、その神経基盤においてどのように異なるのか？
• 注意と覚醒は互いにどのように関連しているのか？

Key concepts

• 上行性網様体賦活系
• 覚醒と皮質活性化
• 目標指向性（トップダウン）注意
• 刺激駆動性（ボトムアップ）注意
• 背側および腹側注意ネットワーク
• 神経調節性覚醒システム

Key theories

2つの注意ネットワーク（背側と腹側）

CorbettaとShulmanは、注意は自発的で目標指向性の定位を媒介する背側前頭頭頂ネットワークと、顕著または予期せぬ刺激を検出し注意を再定位する、より腹側で右側偏向のネットワークによって支えられていると提唱しました。

Mechanisms

覚醒は、脳幹網様体および関連する神経調節核から視床および皮質への上行性投射に依存します。MoruzziとMagounは、脳幹網様体を刺激すると、覚醒時に見られるような皮質活性化が生じることを示し、上行性網様体賦活系を定義しました。Saperらがまとめた視床下部回路は、覚醒と睡眠の切り替えを調節し、覚醒に概日構造を課します。注意はこの背景状態に基づいて機能します。PosnerとPetersenは分離可能な注意機能を概説し、Knudsenは注意を作業記憶、競合的選択、トップダウン感度制御、顕著性フィルタリングなどの基本的な構成要素に整理しました。また、CorbettaとShulmanは、自発的な定位のための背側ネットワークと、顕著な出来事を検出するための腹側ネットワークを区別しました。

Clinical relevance

覚醒障害は昏睡から睡眠覚醒の障害まで多岐にわたり、注意障害には頭頂葉損傷後の無視や臨床的な不注意症候群が含まれるため、これらのシステムの正常な組織は臨床神経学および精神医学の中心です。この項目は、教育的参照のためにその正常な組織を記述するものであり、いかなる状態の診断や治療の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

覚醒と注意の理解は、病変および刺激研究、電気生理学、ヒト神経画像に基づいています。上行性覚醒の概念はMoruzziとMagounに由来し、視床下部の睡眠覚醒制御はSaperらが統合した研究から、注意のネットワークアーキテクチャはPosnerとPetersen、Knudsen、CorbettaとShulmanのフレームワークから導かれています。

History

覚醒に関する現代の理解は、MoruzziとMagounによる1949年の上行性網様体賦活系の実証から始まりました。注意の認知神経科学は1980年代以降に発展し、PosnerとPetersenによる注意の分離可能なシステムへの影響力のある分解が行われ、ヒト神経画像によってCorbettaとShulmanの背側および腹側ネットワークの説明やKnudsenの構成要素フレームワークへと拡張されました。一方、視床下部の睡眠覚醒回路は覚醒の状態制御側面を明らかにしました。

Key figures

• Giuseppe Moruzzi
• Horace Magoun
• Michael Posner
• Maurizio Corbetta
• Clifford Saper

Seminal works

• moruzzi-magoun-1949
• posner-petersen-1990
• corbetta-shulman-2002

Frequently asked questions

注意と覚醒はどのように異なりますか？

覚醒は、脳の全体的な反応性を設定する覚醒と皮質活性化の全体的なレベルであり、注意は特定の情報の選択的な優先順位付けです。注意は、覚醒によって確立された背景状態に対して機能します。

トップダウン注意とボトムアップ注意の違いは何ですか？

トップダウン（目標指向性）注意は、自発的にタスク関連情報への処理を向け、背側前頭頭頂ネットワークと関連しています。一方、ボトムアップ（刺激駆動性）注意は、顕著または予期せぬ出来事によって捉えられ、CorbettaとShulmanによって記述されたように、より腹側のネットワークと関連しています。